Intel Atom

Intel Atom es una línea de procesadores de ultrabajo voltaje con conjuntos de instrucciones IA-32 y x86-64 de Intel Corporation, diseñados para reducir el consumo eléctrico y la disipación de potencia en comparación con los procesadores convencionales de la serie Intel Core . Atom se utiliza principalmente en netbooks , nettops , aplicaciones integradas que abarcan desde la atención médica hasta la robótica avanzada, dispositivos móviles de Internet (MID) y teléfonos. La línea se diseñó originalmente con tecnología CMOS (semiconductor complementario de óxido metálico ) de 45 nm , y los modelos posteriores, con nombre en clave Cedar , utilizaron un proceso de 32 nm . ^{[ 2 ]}

La primera generación de procesadores Atom se basa en la microarquitectura Bonnell . ^{[ 3 ] [ 4 ]} El 21 de diciembre de 2009, Intel anunció la plataforma Pine Trail , que incluía un nuevo procesador Atom con nombre en clave Pineview (Atom N450), con un consumo total de energía del kit reducido en un 20 %. ^{[ 5 ]} El 28 de diciembre de 2011, Intel actualizó la línea Atom con los procesadores Cedar . ^{[ 2 ]}

En diciembre de 2012, Intel lanzó la familia de CPU Atom Centerton de 64 bits , diseñada específicamente para su uso en servidores . ^{[ 6 ]} Centerton agrega características que antes no estaban disponibles en los procesadores Atom, como la tecnología de virtualización Intel VT y la compatibilidad con memoria ECC . ^{[ 7 ]} El 4 de septiembre de 2013, Intel lanzó un sucesor de Centerton de 22 nm , con nombre en clave Avoton . ^{[ 8 ]}

En lo que respecta a Atom, Intel cambió su rumbo después de 2020. En lugar de orientar Atom como un procesador para dispositivos convencionales, como se planeó originalmente, se reutilizó/reorientó como un procesador de bajo consumo para portátiles de bajo costo, sistemas embebidos, computación perimetral, redes y aplicaciones de IoT . ^{[ 9 ]} Sin embargo, para compensar el vacío creado por la salida de Atom como procesador líder para dispositivos convencionales, Intel introdujo los chips de bajo consumo Pentium y Celeron para ordenadores de sobremesa/PC que heredaron debidamente la reconocida tradición de bajo consumo de Atom. ^{[ 10 ]}

El Intel Atom es el sucesor directo de los procesadores de bajo consumo Intel A100 y A110 (nombre en clave Stealey ), que se fabricaron con un proceso de 90 nm, tenían una caché L2 de 512 kB y funcionaban a 600 MHz/800 MHz con un TDP (potencia de diseño térmico) de 3 W. Antes del anuncio de Silverthorne, fuentes externas habían especulado que el Atom competiría con los procesadores de sistema en chip Geode de AMD , utilizados por el proyecto One Laptop per Child (OLPC) y otras aplicaciones sensibles al coste y al consumo energético para procesadores x86 . Sin embargo, Intel reveló el 15 de octubre de 2007 que estaba desarrollando otro nuevo procesador móvil, con nombre en clave Diamondville, para dispositivos tipo OLPC. ^{[ 11 ]}

"Atom" era el nombre con el que se vendería Silverthorne, mientras que el chipset de soporte, anteriormente conocido con el nombre en clave Menlow, se llamaba Centrino Atom. ^{[ 12 ]}

En el Foro de Desarrolladores Intel (IDF) de primavera de 2008 en Shanghái , Intel anunció oficialmente que Silverthorne y Diamondville se basan en la misma microarquitectura. Silverthorne se denominaría serie Atom Z5xx y Diamondville, serie Atom N2xx. Los componentes Silverthorne, más caros y de menor consumo, se utilizarían en dispositivos móviles de Internet (MID) de Intel, mientras que Diamondville se utilizaría en ordenadores de sobremesa y portátiles de bajo coste. Intel y Lenovo también anunciaron conjuntamente un MID con procesador Atom llamado IdeaPad U8. ^{[ 13 ]}

En abril de 2008, Sophia Systems anunció un kit de desarrollo MID ^{[ 14 ]} y la empresa alemana LiPPERT Embedded Computers, GmbH presentó la primera placa, denominada CoreExpress -ECO. ^{[ 15 ]} Intel ofrece placas base basadas en Atom. ^{[ 16 ] [ 17 ]}

En diciembre de 2012, Intel lanzó el procesador Atom para servidores, la serie S1200. La principal diferencia entre estos procesadores y todas las versiones anteriores es que se ha añadido compatibilidad con memoria ECC , lo que permite utilizar el Atom en entornos de servidores de misión crítica que requieren redundancia y protección contra fallos de memoria.

Los procesadores Atom estuvieron disponibles para los fabricantes de sistemas en 2008. Debido a que están soldados a una placa base , al igual que los puentes norte y sur , los procesadores Atom no están disponibles para usuarios domésticos o ensambladores de sistemas como procesadores separados, aunque se pueden obtener preinstalados en algunas placas base ITX . El Diamondville y Pineview ^{[ 20 ]} Atom se utiliza en la HP Mini Series, Asus N10, Lenovo IdeaPad S10 , Acer Aspire One y Packard Bell's "dot" (ZG5), sistemas ASUS Eee PC recientes , Sony VAIO M-series, AMtek Elego, Dell Inspiron Mini Series , Gigabyte M912 , LG X Series, Samsung NC10 , Sylvania g Netbook Meso, Toshiba NB series (100, 200, 205, 255, 300, 500, 505), netbooks MSI Wind PC , RedFox Wizbook 1020i, Sony Vaio X Series, Zenith Z-Book, una gama de ordenadores de sobremesa Aleutia, Magic W3, Archos y el ICP-DAS LP-8381-Atom. ^{[ 21 ]} La línea Pineview también se utiliza en varios dispositivos CAA para personas discapacitadas que no pueden hablar y el dispositivo CAA ayuda al usuario en la comunicación diaria con un software de voz dedicado.

Intel ha aplicado la marca Atom a líneas de productos dirigidas a varios segmentos de mercado diferentes, entre los que se incluyen: MID / UMPC / Smartphone , Netbook / Nettop , Tablet , Sistemas integrados , Estaciones base inalámbricas (para infraestructura de red 5G ), Microserver / Servidor y Electrónica de consumo .

Los SoC de Intel para electrónica de consumo (CE) se comercializan bajo la marca Atom. Antes de la aplicación de la marca Atom, existían varios SoC de Intel CE, entre ellos: Olo River (CE 2110, que tenía una arquitectura XScale ARM ) y Canmore (CE 3100, que, al igual que Stealey y Tolapai, tenía una microarquitectura Pentium M de 90 nm ). Los SoC de Intel Atom CE incluyen: Sodaville , Groveland y Berryville . 

Todos los procesadores Atom implementan el conjunto de instrucciones IA-32 ; la compatibilidad con el conjunto de instrucciones x86-64 no se añadió hasta los núcleos Diamondville para ordenadores de sobremesa y Pineview para dispositivos móviles . Los modelos Atom de las series N2xx y Z5xx no pueden ejecutar código x86-64. ^{[ 22 ]} Los procesadores para servidores Centerton también admiten el conjunto de instrucciones x86-64. ^{[ 7 ]}

Intel afirma que el Atom admite el funcionamiento de 64 bits solo "con un procesador, chipset y BIOS " que sean compatibles con Intel 64. Los sistemas Atom que no sean compatibles con todos estos componentes no pueden habilitar Intel 64. ^{[ 23 ]} Como resultado, la capacidad de un sistema basado en Atom para ejecutar versiones de 64 bits de sistemas operativos puede variar de una placa base a otra. El minorista en línea mini-itx.com ha probado placas base basadas en Atom fabricadas por Intel y Jetway, y si bien pudieron instalar versiones de 64 bits de Linux en placas base de la marca Intel con procesadores D2700 (Cedarview; admite un máximo de 4 GB de memoria DDR3-800/1066, ^{[ 24 ]} pero a veces estos SoC admiten más de 4 GB de RAM), la compatibilidad con Intel 64 no se habilitó en una placa base de la marca Jetway con un procesador D2550 (Cedarview). ^{[ 25 ]}

Incluso entre los sistemas basados ​​en Atom que tienen Intel 64 habilitado, no todos pueden ejecutar versiones de 64 bits de Microsoft Windows . Para aquellos procesadores Pineview que admiten el funcionamiento de 64 bits, el Centro de descargas de Intel actualmente proporciona controladores de 64 bits para Windows Vista y Windows 7 para los gráficos Intel GMA 3150, que se encuentran en los procesadores Pineview . ^{[ 26 ]} Sin embargo, no hay controladores de Windows de 64 bits disponibles para los procesadores Intel Atom Cedarview , lanzados en el tercer trimestre de 2011. ^{[ 27 ]} Sin embargo, los procesadores Intel Bay Trail-M, construidos sobre la microarquitectura Silvermont y lanzados en la segunda mitad de 2013, recuperan la compatibilidad con 64 bits, aunque la compatibilidad de controladores para Linux y Windows 7 es limitada en el lanzamiento. ^{[ 28 ]}

Se ha especulado que la falta de compatibilidad con Windows de 64 bits para los procesadores Cedarview se debe a un problema con el controlador. Un miembro del Intel Enthusiast Team ha declarado en una serie de publicaciones en el sitio web para entusiastas Tom's Hardware que, si bien el Atom D2700 (Cedarview) fue diseñado con compatibilidad con Intel 64, debido a una "limitación de la placa", Intel retiró sus controladores de 64 bits disponibles para Windows 7 y no proporcionaría más compatibilidad con 64 bits. ^{[ 29 ]} Algunos fabricantes de sistemas han declarado de manera similar que sus placas base con procesadores Atom Cedarview carecen de compatibilidad con 64 bits debido a una "falta de compatibilidad con el controlador VGA de 64 bits de Intel® ". ^{[ 30 ]} Debido a que todos los procesadores Cedarview usan los mismos gráficos Intel GMA 3600 o 3650 que el D2700, esto indica que los sistemas Atom Cedarview seguirán sin poder ejecutar versiones de 64 bits de Windows, incluso aquellos que tienen Intel 64 habilitado y pueden ejecutar versiones de 64 bits de Linux.

Los primeros procesadores Atom se basaron en la microarquitectura Bonnell . ^{[ 3 ] [ 4 ]}

Estos procesadores Atom pueden ejecutar hasta dos instrucciones por ciclo. Al igual que muchos otros procesadores x86, traducen las instrucciones x86 ( instrucciones CISC ) en operaciones internas más simples (a veces denominadas microoperaciones , es decir, instrucciones de estilo RISC ) antes de su ejecución. La mayoría de las instrucciones producen una microoperación al ser traducidas, y alrededor del 4 % de las instrucciones utilizadas en programas típicos producen múltiples microoperaciones. El número de instrucciones que producen más de una microoperación es significativamente menor que en las microarquitecturas P6 y NetBurst . En la microarquitectura Bonnell, las microoperaciones internas pueden contener tanto una carga de memoria como un almacenamiento de memoria en conexión con una operación ALU , siendo así más similares al nivel x86 y más potentes que las microoperaciones utilizadas en diseños anteriores. ^{[ 31 ]} Esto permite un rendimiento relativamente bueno con solo dos ALU de enteros, y sin ningún reordenamiento de instrucciones , ejecución especulativa o cambio de nombre de registros . La microarquitectura Bonnell representa, por lo tanto, un resurgimiento parcial de los principios utilizados en diseños anteriores de Intel, como el P5 y el i486 , con el único propósito de mejorar la relación rendimiento/vatio . Sin embargo, Hyper-Threading se implementa de una manera sencilla (es decir, de bajo consumo) para emplear toda la canalización de manera eficiente, evitando las dependencias típicas de un solo hilo. ^{[ 31 ]}

Históricamente, los procesadores de la marca Atom han presentado las siguientes microarquitecturas:

• Bonnell
  • Saltwell
• Silvermont
  • Airmont
• Goldmont
  • Goldmont Plus
• Tremont
• Gracemont
• Crestmont

El rendimiento de un Atom de un solo núcleo es aproximadamente la mitad que el de un Pentium M de la misma frecuencia de reloj . Por ejemplo, el Atom N270 (1,60  GHz) que se encuentra en muchos netbooks como el Eee PC puede ofrecer alrededor de 3300 MIPS y 2,1 GFLOPS en pruebas de rendimiento estándar, ^{[ 32 ]} en comparación con los 7400 MIPS y 3,9 GFLOPS del Pentium M 740 de frecuencia similar (1,72  GHz). ^{[ 33 ]}

La plataforma Pineview ha demostrado ser solo ligeramente más rápida que la plataforma Diamondville anterior. Esto se debe a que la plataforma Pineview utiliza el mismo núcleo de ejecución Bonnell que Diamondville y está conectada al controlador de memoria a través del FSB, por lo que la latencia de la memoria y el rendimiento en aplicaciones con uso intensivo de CPU mejoran mínimamente. ^{[ 34 ]}

En marzo de 2009, Intel anunció que colaboraría con TSMC para la producción de los procesadores Atom. ^{[ 35 ]} El acuerdo se suspendió debido a la falta de demanda en 2010.

El 13 de septiembre de 2011, Intel y Google anunciaron conjuntamente una alianza para brindar soporte al sistema operativo Android de Google para los procesadores Intel (comenzando con el Atom). Esto permitiría a Intel suministrar chips para el creciente mercado de teléfonos inteligentes y tabletas . ^{[ 36 ]}

Basándose en esta colaboración, en 2012, Intel anunció una nueva plataforma de sistema en chip (SoC) diseñada para teléfonos inteligentes y tabletas que utilizaría la línea de CPU Atom. ^{[ 37 ]} Fue una continuación de la asociación anunciada por Intel y Google el 13 de septiembre de 2011 para brindar soporte al sistema operativo Android en procesadores Intel x86. ^{[ 38 ]} Esta gama competía con los SoC existentes desarrollados para el mercado de teléfonos inteligentes y tabletas de compañías como Texas Instruments , Nvidia , Qualcomm y Samsung . ^{[ 39 ]} El 29 de abril de 2016, Intel anunció la decisión de cancelar el SoC Broxton para teléfonos inteligentes y tabletas. Broxton iba a utilizar la microarquitectura Atom más reciente (Goldmont en un  nodo de 14 nm) en combinación con un módem Intel. ^{[ 40 ]}

Los procesadores integrados basados ​​en la arquitectura del conjunto de instrucciones ARM versión 7 (como la serie Tegra 3 de Nvidia , la serie 4 de TI y el i.MX51 de Freescale basado en el núcleo Cortex-A8 , o el Qualcomm Snapdragon y el Marvell Armada 500/600 basados ​​en implementaciones personalizadas de ARMv7) ofrecen un rendimiento similar al de los chipsets Atom de gama baja , pero con aproximadamente una cuarta parte del consumo de energía y (como la mayoría de los sistemas ARM) como un único sistema integrado en un chip, en lugar de una solución de dos chips como la actual línea Atom. Si bien la segunda generación de Atom, con nombre en clave "Pineview", debería aumentar considerablemente su competitividad en rendimiento/vatio, ARM planea contrarrestar esta amenaza con el núcleo Cortex-A9 con capacidad multinúcleo , utilizado en el Tegra 2/3 de Nvidia, la serie OMAP 4 de TI y la próxima generación de Snapdragon de Qualcomm , entre otros.

La serie Nano y Nano Dual-Core de VIA supera ligeramente el límite térmico promedio del Atom, pero ofrece soporte AES por hardware, generadores de números aleatorios y ejecución fuera de orden. Las comparaciones de rendimiento del Intel Atom frente al Via Nano indican que un Intel Atom de un solo núcleo es superado fácilmente por el Via Nano, que a su vez es superado por un Intel Atom 330 de doble núcleo en pruebas donde se utiliza multihilo. El Core 2 Duo SU7300 supera al Nano de doble núcleo. ^{[ 41 ] [ 42 ] [ 43 ] [ 44 ]}

El Xcore86 (también conocido como PMX 1000 ) es un sistema en chip (SoC) basado en x586 que ofrece un rendimiento térmico inferior al promedio en comparación con el Atom.

En 2014, Kenton Williston de EE Times dijo que si bien Atom no desplazará a ARM de sus mercados actuales, la capacidad de aplicar la arquitectura de PC en formatos más pequeños, más baratos y de menor consumo energético abrirá nuevos mercados para Intel. ^{[ 45 ]}

En 2014, ARM afirmó que los procesadores Atom de Intel ofrecen menor compatibilidad y menor rendimiento que sus chips al ejecutar Android, y mayor consumo de energía y menor duración de la batería para las mismas tareas tanto en Android como en Windows. ^{[ 46 ]}

En febrero de 2017, Cisco informó de un problema con la señal de reloj ^{[ 47 ]} que inhabilitaría varios de sus productos. Cisco declaró: «Prevemos que los fallos de los productos aumentarán con el paso de los años, a partir de los 18 meses de funcionamiento de la unidad». Poco después, The Register ^{[ 48 ]} publicó la noticia de que este problema estaba relacionado con el SoC Intel Atom, y comenzaron a aparecer en línea informes de otros proveedores ^{[ 49 ]} afectados. Este problema afecta únicamente a los chips C2000, es decir, solo a las familias de SoC Avoton y Rangeley de la microarquitectura Silvermont .

• Lista de procesadores Intel Atom
• Intel Edison
• Intel Quark

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• Intel - Familia de procesadores Intel Atom